米波雷達面臨世界性難題,中國專家另闢蹊徑兩招解決

武器 空軍 戰鬥機 威力 現代艦船雜誌社 現代艦船雜誌社 2017-08-30

米波雷達面臨世界性難題,中國專家另闢蹊徑兩招解決

為了解決米波雷達難以實現目標跟蹤和識別問題,吳劍旗將米波雷達和相控陣雷達設計方法結合起來,創立了相控陣米波雷達,使用電掃代替機掃,使得米波雷達能生成具有特定波形、頻率、極化特徵的電磁信號,在雷達接收機中使用更先進的識別算法對反射回來的信號進行特徵識別,進而實現了在空中的點跡關聯和目標識別。從YLC-8B在巴黎航展上的照片可以看出,該雷達的確是採用了相控陣設計體制,擁有約1000個T/R組件。

吳劍旗團隊利用了相控陣雷達可以同時發射不同類型波束的特點,在不同的地形方向發射特徵不同的獨立波束實施掃描。這些波束是獨立的,在頻率、波形上完全不同,且波束寬度都很窄,多個波束分別掃描不同空域時就彌補了波瓣分類形成的波束凹口。

此外,多徑反射信號返回雷達天線,也有很大概率不會回到發射它的那個波束中去,且能被識別出來,這樣就極大的降低了多徑信號的干擾。假設有10個波束信號,編號分別是1都10,每個波束信號的特徵都能被識別出來,且負責不同空域,1號波束信號經過打地反射後只有10%的概率進入1號波束的雷達入口,90%可以被識別出來。

米波雷達面臨世界性難題,中國專家另闢蹊徑兩招解決

解決測高問題要比解決威力區不連續的問題複雜一些,這是因為目標在高空和低空時測高解決方案完全不同,在高空時,解決方案可以使用威力區不連續的方法。而在低空時,由於地形複雜,多徑信號和反射信號交織,往往會產生較大的雜波,多個獨立波束掃描的方法可以提升一定的測高性能,卻不能達到理想狀態。

為了解決這一問題,吳劍旗團隊提出了一種名為地形參數匹配的最大似然測高算法。這種算法的本質是對雷達陣地進行精確建模,由於雷達一般都部署於選定的固定的幾個陣地,戰時機動也無非就是在這幾個陣地來回切換,因此就有在這幾個陣地事先建模的條件。通過對雷達陣地周圍環境的精確測量,得到米波雷達在周圍地形下每個反射點的起伏信息,進而將這些信息計算為路徑差和多徑因子。將雷達佈設在該陣地上進行實際使用,將實際使用後的測高結果與理論值進行對比進而修正路徑差和多徑因子,通過多次修正,這些參數就能能自動修正探測結果,將正確目標高度信息返回到雷達顯示屏。

這種方法在較為平臺的陣地上使用時效果極佳。但在起伏較大的複雜地形使用時效果稍弱,為此,吳劍旗團隊又提出了一種基於自適應波束形成的測高方法。這種方法是設計一種主動對消的雷達波束,將目標直達回波和反射多徑回波視為兩個位置方向的旁瓣干擾,在雷達測高時,使用主動對消的雷達波束和這兩個波束實施對消,對消效果最好的方向即為回波信號和多徑信號的真實到達角,通過該角度即可算出目標的真實高度。

米波雷達面臨世界性難題,中國專家另闢蹊徑兩招解決

在解決抗干擾能力問題上,吳劍旗團隊主要採取了兩種手段,第一是儘量在作戰環境中使用電磁頻譜管制,同時讓雷達工作頻率避開主要的軍用通信和民用電臺頻段,不至於出現干擾。實踐中發現,採用傳統的米波雷達所在的30~300Mhz高頻段(HF)往往難以滿足抗干擾需求,而如將頻段稍降,設計在高頻HF波段和甚高頻UHF之間的300Mhz左右,則既能避免大多數干擾,又能提高雷達的探測精度、刷新頻率和捷變頻空間,而對雷達探測隱身飛機的能力影響並不明顯。因此先進米波雷達的波長嚴格的說是在米波和分米波之間。

第二是採取多域抗干擾的方式實施信號處理。多域手段包括空域、波形域、能量域和處理域。在空域上,先進米波雷達內置了干擾定向追蹤模塊,當發現有干擾時則對其來襲角度進行精確解算,對該方向主動發射一個對消波束,屏蔽干擾。在波形域上,先進米波雷達使用了上千種波形組合,通過一定的函數在特定的時間發射不同的波形組合,敵人的干擾很難精確模擬。在能量域上採取脈衝壓縮技術和長時間脈衝能量積累的方式實施功率對抗,力求實現“燒穿”干擾。在處理域上,使用幅度偏差係數剔除、譜特徵分析等方法綜合使用剔除干擾。

米波雷達面臨世界性難題,中國專家另闢蹊徑兩招解決

我國對於反隱身先進米波雷達的研究已經有20多年,主成果取得集中在2012到2014年,屬世界首創,該雷達在外場試驗中獲得了反隱身的良好效果,而YLB-8C雷達就是中電14所根據該理論製造的屬於中國的反隱身雷達。這次巴黎航展,我國敢於將這款先進的雷達亮出來,也正是展示出了我國高度的大國自信。未來隨著我國作戰體系的不斷完善,該雷達數據可以良好的被數據鏈接入前線戰鬥機機載計算機中,讓我國戰機在面對敵人的四代機的時能預知對方隱身飛機的大概範圍和雙方的戰術態勢,進而使用圍殲戰術向其運動,使其難以通過偷襲獲取勝利,那麼隱身戰鬥機的作戰效果就大打折扣了。

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